DE4409641A1 - System zur Steuerung der zulaufenden Wassermenge bei einem wasserführenden Hausgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung der aus einem Wasserversorgungsnetz zulaufenden Wassermenge bei einem wasserführenden Hausgerät, in dessen Zulaufleitung ein Sperrventil und eine freie Luftstrecke angeordnet sind, wobei eine Mengensteuereinrichtung vorgesehen ist, welche ein in die Zulaufleitung eingeschaltetes selbsttätiges Drosselorgan, das in einem bestimmten Druckbereich einen quasikonstanten Volumenstrom ergibt, und einen Timer aufweist, der nach Ablauf einer bestimmten Öffnungszeit das Sperrventil schließt.

Solche zeitgesteuerten Systeme sind bekannt und haben den unbestreitbaren Vorteil, daß sich durch einfaches Variieren der Öffnungszeit des Sperrventils die Wassermenge nach Bedarf verändern läßt. Wenn allerdings der Druck an der Zulaufseite unterhalb oder oberhalb eines bestimmten Druckbereiches liegt, bei dem der Drosselkörper zufriedenstellend arbeitet, dann können Störungen durch zu große oder zu kleine Wassermengen auftreten.

Andererseits sind niveaugesteuerte Systeme bekannt, bei denen das Sperrventil mittels eines Niveau- oder Schwimmerschalters geschlossen wird. Sollen hierbei mehrere Einfüllmengen wahlweise vorwählbar sein, so müssen entsprechend viele Niveauschalter vorgesehen werden. Das erfordert jedoch einen erheblichen Aufwand und hat den Nachteil, daß die eingemessene Menge stark davon abhängt, ob die Maschine horizontal aufgestellt ist. Niveauschalter sind im übrigen auch in der Weise bekannt, daß eine glockenartig angeordnete, unten offene Staukammer an einen Drucksensor (Druckschalter), angeschlossen ist, der den beim Ansteigen des Wassers in die Staukammer hinein anwachsenden Luftdruck erfaßt und das Sperrventil schließt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Mengensteuersystem für den eingangs bezeichneten Anwendungszweck vorzuschlagen, das bei allen vorkommenden Anschlußdrücken, d. h. auch bei extrem niedrigem und hohem Druck, eine Wassermenge gewährleistet, die variabel ist und von dem jeweiligen Sollwert nur in engen Grenzen abweicht.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem System der einleitend bezeichneten Art, erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach werden beide prinzipiell bekannten Mengensteuersysteme gemeinsam, d. h. einander ergänzend, eingesetzt. Ist der Zulaufdruck zu hoch, so daß das Drosselorgan sofort in seine Endstellung gelangt und dann nicht mehr genügend drosselt, oder ist der Zulaufdruck so gering, so daß die vorgegebene Einlaufzeit nicht ausreicht, so übernimmt der als Niveauschalter fungierende Drucksensor an der Staukammer das Schließen des Sperrventils zum richtigen Zeitpunkt.

Im Falle eines überhöhten Drucks und eines entsprechend überhöhten Volumenstroms in der Zulaufleitung erscheint das Signal des Drucksensors an der Staukammer noch während der Einlaufzeit. Da das Signal Vorrang hat, vermag es sofort das Sperrventil zu schließen. Wenn andererseits der Volumenstrom zu gering ist, was auch durch eine Verstopfung im Leitungssystem oder durch einen anderen Defekt verursacht sein kann, so muß durch geeignete Maßnahmen verhindert werden, daß der Timer das Sperrventil - in diesem Fall vorzeitig - schließt.

Um dies zu erreichen, stehen verschiedene Maßnahmen zur Verfügung. Zum Beispiel könnte der Wasserstand nach Ablauf der halben Öffnungszeit mit einem besonderen Sensor abgefragt werden. Ist zu diesem Zeitpunkt ein bestimmter Mindestwasserstand noch nicht erreicht, so ist das ein Anzeichen für einen zu geringen Volumenstrom, sodaß die betreffende Steuereinrichtung so beeinflußt werden kann, daß das Schließsignal am Ende der Öffnungszeit unwirksam bleibt.

In Weiterbildung der Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, diese Steuerinformation dadurch zu gewinnen, daß an der Zulaufleitung vor der freien Luftstrecke ein Drucksensor angeschlossen ist, der ab einem bestimmten Mindestdruck das Timersignal auf das Sperrventil wirksam werden läßt und dementsprechend bei Nichterreichen des Mindestdrucks das Timersignal am Ende der Öffnungszeit nicht wirksam werden läßt. Der besondere Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Erfassung eines zu geringen Volumenstroms von der Einlaufzeit unabhängig ist, d. h. ein beliebiges Verändern der Einlaufzeit im Rahmen unterschiedlicher Waschprogramme nicht behindert.

Sehr häufig haben wasserführende Haushaltsgeräte einen motorgetriebenen Timer als Programmschaltwerk. Er kann mit Vorteil zur Bestimmung der Öffnungszeit des gewöhnlich als Magnetventil ausgebildeten Sperrventils in der Zulaufleitung herangezogen werden. Zweckmäßigerweise hat der Timer einen ersten und zweiten Schließerkontakt, die in den Motorstromkreis bzw. den Stromkreis des Magnetventils eingeschaltet sind. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß nach Ablauf der programmierten Öffnungszeit des Magnetventils der erste Timerkontakt öffnet und der Motor stehenbleibt, und daß der zweite Timerkontakt erst öffnet, wenn der Motor anschließend wieder weiterläuft. Weiterhin wird vorgeschlagen, daß der als Druckschalter ausgebildete Drucksensor an der Zuleitung einen Schließerkontakt aufweist, der zum ersten Timerkontakt parallel geschaltet ist, und daß der als Druckschalter ausgebildete Drucksensor an der Staukammer einen Wechselkontakt ausweist, dessen erster Pfad parallel zum anderen Druckschalter in den Motorstromkreis und dessen zweiter Pfad in Reihe mit dem zweiten Timerkontakt in den Magnetventil-Stromkreis eingeschaltet ist. Bei dieser Anordnung bewirkt der Druckschalter an der Zuleitung, sofern er geschlossen ist, das Weiterlaufen des Motors und die Unterbrechung des Magnetventil-Stromkreises durch Öffnen des zweiten Timerkontakts. Bleibt der Druckschalter an der Zulaufleitung jedoch geöffnet, so bleibt auch das Magnetventil unter Strom (geöffnet), bis der Wechselkontakt des Druckschalters an der Staukammer umschaltet und den Magnetventilstromkreis unterbricht.

Das beschriebene System gewährleistet optimale Befüllungs- Verhältnisse bei allen betriebsbedingten oder anschlußbedingten Situationen. In den meisten Fällen wird der Leitungsdruck ausreichend sein, sodaß sich mit Hilfe des selbsttätigen Drosselorgans der gewünschte Volumenstrom einstellt. Der Leitungsdruck kann aber auch zu hoch sein, was einen überhöhten Volumenstrom zur Folge hat. Und schließlich kann der Volumenstrom nicht ausreichend sein, weil der Leitungsdruck zu niedrig ist, der Wasserhahn nicht genügend geöffnet wurde, das Sieb im Einlaßventil verschmutzt oder beispielsweise der Drosselkörper defekt ist. Das System bietet eine sehr hohe Ausfallsicherheit durch die Verwendung von Massenbauteilen mit niedriger Ausfallwahrscheinlichkeit, nämlich insbesondere die Drucksensoren und das Drosselorgan. Jedenfalls in den prozentual weit überwiegenden Fällen, in denen der Volumenstrom den normalen Wert erreicht, sind die Fülltoleranzen sehr klein (z. B. plus oder minus 5%). Aber auch in den erwähnten, vom Normalfall abweichenden, Ausnahmefällen ist ein störungsfreier Betrieb der betreffenden Maschine gewährleistet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung der wesentlichen Komponenten eines Systems zur Steuerung der Wassermenge bei einer Geschirrspülmaschine und

Fig. 2 das elektrische Schaltbild zu diesem System.

Nach Fig. 1 hat die Geschirrspülmaschine einen Bottich 1, einen Wasserenthärter 2 und einen Wasservorratsbehälter 3, der zur Regenerierung des Wasserenthärters dient. Letzterer ist zusammen mit einem integrierten Belüftungsschacht 4 als flaches Bauteil ausgebildet und in der Seitenwand der Geschirrspülmaschine untergebracht ist. Diese Baugruppe enthält unter anderem auch eine freie Luftstrecke 5 und Leitungskanäle 6 und 7, welche das zulaufende Wasser durch den Vorratsbehälter 3 hindurchführen. Eine an einem Wasserversorgungssystem angeschlossene Zulaufleitung 8 enthält ein Sperrventil 9, das von einem Elektromagnet 10 betätigt wird, und einen Durchflußmengen-Konstanthalter 11.

Dieser Durchflußmengen-Konstanthalter 11 ist eine bei derartigen Maschinen gebräuchliche Komponente. Sie enthält typischerweise einen Drosselkörper, der elastisch ist oder unter Federdruck steht und in Abhängigkeit vom Druck den Durchflußquerschnitt der Zulaufleitung drosselt, sodaß ein quasikonstanter Volumenstrom zustande kommt. In einer einfachen Ausführungsform besteht der Durchflußmengen- Konstanthalter aus einer Hülse aus Kunststoff und einer Gummischeibe, die in der Mitte befestigt und in einem bestimmten Abstand vom Rand der Hülse angebracht ist. Der Hülsenrand kann zinnen- oder wellenförmig ausgebildet sein. Bei höherem Leitungsdruck verformt sich die Gummischeibe so, daß sie dem Hülsenrand näherkommt oder sich auf diesen auflegt, wodurch der Strömungsquerschnitt verringert wird. Wie erwähnt arbeiten solche Durchflußmengen-Konstanthalter jedoch nur dann zufriedenstellend, wenn der Druck in einem Bereich liegt, wie er für öffentliche Wasserversorgungssysteme angestrebt wird und auch meistens vorhanden ist.

An dem Durchflußmengen-Konstanthalter 11 ist der Leitungskanal 6 angeschlossen, der über die freie Luftstrecke 5 führt. Das Wasser wird dann über den Leitungskanal 7 aus dem Vorratsbehälter 3 dem Wasserenthärter 2 zugeführt. Die Auslaßleitung 12 des Wasserenthärters mündet in den Bottich 1.

Das elektromagnetisch betätigbare Sperrventil 9, der Durchflußmengen-Konstanthalter 11 und ein nachfolgend noch näher zu beschreibender Timer bilden zusammen eine erste Mengensteuereinrichtung insofern, als bei einem definierten konstanten Volumenstrom eine wählbare Öffnungszeit des Ventils die Menge bestimmt. Eine zweite Mengensteuereinrichtung ist am Bottich 1 installiert. Sie besteht aus einer unten offenen, glockenartigen Staukammer 13, an der ein Druckschalter 14 angeschlossen ist. Das steigende Wasser komprimiert die in der Staukammer vorhandene Luft, sodaß bei einem bestimmten Wasserstand der Luftdruck so groß wird, daß der Druckschalter anspricht.

Ein zweiter Druckschalter 15 ist an dem Leitungskanal 6 angeschlossen. Er erfaßt den hydrodynamischen Druck, der sich in diesem am Ende (an der freien Luftstrecke 5) offenen Leitungskanal ausbildet und der in einer physikalisch genau festliegenden Beziehung zur Strömungsgeschwindigkeit steht. Somit kann mit Hilfe dieses Druckschalters 15 festgestellt werden, ob bei den im Einzelfall gegebenen Verhältnissen an der Einlaufseite die Strömungsgeschwindigkeit mindestens den Wert erreicht, der es gestattet, durch Zeitsteuerung die eingelaufene Wassermenge genau zu bestimmen.

Nach Fig. 2 sind zwischen einer spannungsführenden Leitung 16 und einem Masseanschluß 17 der Elektromagnet 10 des Sperrventils und der Motor 18 eines nicht näher dargestellten Timers in paralleler Anordnung eingeschaltet. Zwei als Schließer ausgebildete Timerkontakte 19 und 20 sind dargestellt. Der eine liegt in Reihe mit dem Motor 18 und der andere in Reihe mit dem Elektromagneten 10. Der Timer arbeitet in der Weise, daß zunächst durch einen äußeren Eingriff der erste Timerkontakt 19 geschlossen wird. Beim Anlaufen des Motors 18 schließt dann sofort auch der zweite Timerkontakt 20. Nach einer ausgewählten Laufzeit, die letztlich die Wassermenge bestimmt, öffnet der erste Timerkontakt 19 wieder, und der Motor 18 bleibt stehen. In dieser Stellung ist der zweite Timerkontakt 20 noch geschlossen, jedoch hat sich die Nocke der betreffenden Nockenscheibe des Timers diesem Kontakt soweit genähert, daß er sofort öffnet, wenn der Motor wieder anläuft.

Der Druckschalter 15 ist auch als Schließer ausgebildet und normal offen. Er liegt parallel zum Timerkontakt 19 im Stromkreis des Motors 18. Der Druckschalter 14 an der Staukammer ist hingegen als Wechselschalter ausgebildet und so angeordnet, daß der eine Pfad im Stromkreis des Elektromagneten 10 und des zweiten Timerkontakts 20 und der andere Pfad parallel zum ersten Timerkontakt 19 und zum Druckschalter 15 im Stromkreis des Motors 18 liegt. Der Mittelkontakt des Wechselschalters liegt also am Masseanschluß 17.

Zusammenhängend betrachtet wirkt das beschriebene System wie folgt:

• a) Unter der Voraussetzung, daß der Leitungsdruck ausreichend, der vorgeschaltete Wasserhahn voll geöffnet und der Zulauf auch sonst nicht beeinträchtigt ist, stellt sich beim Schließen des Timerkontakts 19 und dem dadurch bewirkten öffnen des Sperrventils 9 der gewünschte Volumenstrom ein. Demzufolge schließt der Druckschalter 15. Die am Timer eingestellte Zeit läuft ab und der erste Timerkontakt 19 öffnet wieder. Da jedoch der Druckschalter 15 weiterhin geschlossen ist, läuft der Timermotor 18 weiter und nun öffnet auch der zweite Timerkontakt 20, sodaß der Erregerstrom des Elektromagneten 10 unterbrochen wird und das Sperrventil 9 wieder schließt. Dies ist die normale Funktion. Bei Sparprogrammen kann die vorgegebene Timerzeit kürzer sein, sodaß sich eine entsprechend geringere Wassermenge ergibt.
• b) Wenn ausnahmsweise der Leitungsdruck so hoch ist, daß sich trotz des Durchflußmengen-Konstanthalters 11 ein überhöhter Volumenstrom ergibt, dann hat sich im Bottich 1 die erforderliche Wassermenge schon angesammelt, noch bevor die eingestellte Timerzeit abgelaufen ist. In diesem Fall spricht der Druckschalter 14 an der Staukammer 13 an und schaltet um, sodaß der Elektromagnet 10 stromlos wird, obwohl der zweite Timerkontakt 20 noch geschlossen ist. Der Druckschalter 14 erfüllt hier also eine Sicherheitsfunktion. Der Fall kann auch auftreten, wenn der Durchflußmengen- Konstanthalter 11 defekt ist oder die Laugenpumpe der Maschine nicht vollständig abpumpt. Das Ansprechniveau 21 im Bottich 1 liegt etwas höher als das höchste Niveau 22 im Normalbetrieb, wie oben unter a) beschrieben.
• c) Schließlich wird auch der Fall beherrscht, daß der Leitungsdruck außergewöhnlich gering ist oder, wie erwähnt, durch Defekt oder schlechte Wartung eine Leitungsverstopfung im Zulaufbereich vorliegt und der Volumenstrom so gering ist, daß innerhalb der vorgegebenen Timerzeit die gewünschte Wassermenge nicht erreicht wird. Dies erfaßt der Druckschalter 15 am Leitungskanal 6. Er bleibt in diesem Fall geöffnet. Wenn dann nach Ablauf der Zeit der erste Timerkontakt 19 öffnet und der Motor 18 stehenbleibt, dann bleibt der zweite Timerkontakt 20 geschlossen und das Sperrventil 9 geöffnet. Es kann also so lange Wasser zufließen, bis schließlich trotz geringen Volumenstroms das Niveau 21 erreicht wird und der Druckschalter 14 umschaltet und dadurch das Ventil 9 schließt.

Bezugszeichenliste

1 Bottich
2 Wasserenthärter
3 Wasservorratsbehälter
4 Belüftungsschacht
5 Freie Luftstrecke
6 Leitungskanal
7 Leitungskanal
8 Zulaufleitung
9 Sperrventil
10 Elektromagnet
11 Durchflußmengen-Konstanthalter
12 Auslaßleitung
13 Staukammer
14 Druckschalter
15 Druckschalter
16 Spannungführende Leitung
17 Masseanschluß
18 Motor (Timer)
19 Erster Timerkontakt
20 Zweiter Timerkontakt
21 Ansprechniveau Staukammer
22 Höchstes Niveau Normalbetrieb

Claims (3)

1. System zur Steuerung der aus einem Wasserversorgungsnetz zulaufenden Wassermenge bei einem wasserführenden Hausgerät, in dessen Zulaufleitung ein Sperrventil und eine freie Luftstrecke angeordnet sind, wobei eine erste Mengensteuereinrichtung vorgesehen ist, welche ein in die Zulaufleitung eingeschaltetes selbsttätiges Drosselorgan, das in einem bestimmten Druckbereich einen quasikonstanten Volumenstrom ergibt, und einen Timer aufweist, der nach Ablauf einer bestimmten Öffnungszeit das Sperrventil schließt, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Mengensteuereinrichtung vorgesehen ist, die eine Staukammer (13), deren Luftinhalt durch das im Bottich ansteigende Wasserniveau komprimiert wird, und einen Drucksensor (14) umfaßt, der das Sperrventil (9) vorrangig zu schließen vermag, und daß die erste Mengensteuereinrichtung (Zeitsteuerung) wirksam ist, wenn der sich einstellende Volumenstrom innerhalb eines bestimmten Toleranzbereichs liegt, und die zweite Mengensteuereinrichtung (Niveausteuerung) wirksam ist, wenn der Volumenstrom außerhalb des Toleranzbereichs liegt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Zulaufleitung (6) vor der freien Luftstrecke (5) ein Drucksensor (15) angeschlossen ist, der ab einem bestimmten Mindestdruck das Timersignal auf das Sperrventil (9) wirksam werden läßt und bei Nichterreichen des Mindestdrucks das Timersignal nicht wirksam werden läßt.

3. System nach Anspruch 2 mit einem motorgetriebenen (18) Timer, der einen ersten und zweiten Schließerkontakt (19, 20) aufweist, die in den Motorstromkreis bzw. den Stromkreis eines als Sperrventil verwendeten Magnetventils (9, 10) eingeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschalter (15) an der Zuleitung einen Schließerkontakt aufweist, der zum ersten Timerkontakt (19) parallel geschaltet ist, und daß der Druckschalter (14) an der Staukammer (13) einen Wechselkontakt aufweist, dessen erster Pfad parallel zum Druckschalter (15) in den Motorstromkreis und dessen zweiter Pfad in Reihe mit dem zweiten Timerkontakt (20) in den Magnetventil-Stromkreis eingeschaltet ist.